[发明专利]反相乳液中提高的悬浮特性

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于处理地层中的井眼的方法和组合物，且更特别地，涉及用于提高它们的悬浮特性的适合于这种流体的油基钻孔流体和添加剂。

背景技术

钻孔流体，或者钻孔流体也经常称作的“泥浆”是特别设计的流体，当对井眼进行钻孔时其在井眼中循环以促进钻孔操作。钻孔流体的各种功能包括从井眼中除去钻屑，将钻头冷却并润滑，帮助支持钻管和钻头，以及提供静压头以保持井眼壁的完整性并防止井喷出。

根据特定的地质构造的特性选择特定的钻孔流体体系以优化钻孔操作。钻孔流体典型地包含水和/或油、合成油或者其他合成材料或流体作为基础流体，并在其中悬浮固体。非水性基钻孔流体典型地包含油或合成流体作为连续相且可还包含通过乳化而分散在连续相中的水，从而使得在流体中没有明确的水层。通常将油中的这种分散水称为反相乳液或油包水乳液。在这种油基钻孔流体和反相乳液中可包含大量添加剂以提高流体的特定性能。这种添加剂可包括例如乳化剂、增重剂、流体损失添加剂或流体损失控制剂、增粘剂或粘度控制剂和碱。

用于评估作为钻孔流体或作为修井流体(well service fluid)的流体的功用的必要标准可包括流体的流变参数，特别是在模拟钻孔和井眼条件下的流变参数。对于用作钻孔流体或者用于维修井的流体，流体通常应该能够保持适合于钻孔和井眼中的循环的特定粘度。优选地，钻孔流体足够粘而能够支持并携带井钻屑到表面，而又不如此粘性以干扰钻孔操作。而且，钻孔流体必须足够粘性而能够悬浮重晶石和其他增重剂。然而，提高的粘度能够导致钻柱的有问题粘着，且提高的循环压力能够促进循环漏失问题。

通常，在钻孔流体中包含添加剂以提高流体的粘度或携带容量。这些添加剂可包括固体，所述固体包括微细固体或胶态固体，其可以对流体的重量添加密度，而同时提高其粘度。然而，固体的添加可能是有害的，因为流体在干净的状态下可显示更好的流变性能。在一些情况下，通过使用低固体或无固体的流体也可以获得更快的钻孔速率。当对产生多孔烃的地层进行钻孔时，可以调整悬浮固体的尺寸和组成以提供最佳的桥接和最小的侵入。在这些情形中可以使用碳酸钙，因为其通常可以为酸溶性的，且由此提供了可除去的滤饼。通常用于钻孔流体的其他粘土基固体可能是较不期望的，因为它们不提供相同的优势。

通常可以将亲有机粘土用作油基泥浆中的粘度增加剂。这些通常包括胺处理的膨润土或锂皂石粘土，其在流体中可典型地需要强烈搅拌以达到完全活性状态并提供粘度的增加。时间压力可能需要快速制备流体以装运到钻孔操作。结果，当使用亲有机粘土时可能发生不充分的剪切和过处理。

另外，固体物质的小颗粒可能最终太小而在井眼完成期间和之后不能通过表面处理设备有效地从体系中除去。结果，不含亲有机粘土的流体可以在钻孔的几个方面中提供优势。

发明内容

本发明通常涉及用于处理地层中的井眼的方法和组合物，且更特别地涉及用于提高它们的悬浮特性的油基钻孔流体和添加剂。

根据本发明的一个方面，提供了利用反相乳液流体(invert emulsion fluid)对地下井进行钻孔(钻井，drilling)的方法，所述方法包括：提供通过合并(组合，结合，combine)成分而形成的反相乳液流体，所述反相乳液流体包含：油基连续相(基于油的连续相，oil-based continuous phase)、水性不连续相(含水不连续相，aqueous discontinuous phase)、以及包含极性疏水物的极性疏水添加剂，其中相对于不含极性疏水添加剂的流体，所述极性疏水添加剂充分地提高了反相乳液流体的屈服点、低剪切屈服点或两者，同时将塑性粘度的变化限制为不超过具有最大增加的性能变化的约35％；以及将所述反相乳液流体放置在地层中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，所述方法包括：提供反相乳液流体，所述反相乳液流体包含：油基连续相、水性不连续相、以及包含极性疏水物的极性疏水添加剂，其中所述极性疏水添加剂包含具有选自由下述组成的组的结构的化合物：

其中R¹和R²包含至少部分疏水基团，X包含亲水基团，而C是碳原子，其中相对于不含极性疏水添加剂的流体，所述极性疏水添加剂可充分提高反相乳液流体的屈服点、低剪切屈服点或两者，同时将塑性粘度的变化限制为不超过具有最大增加的性能变化的约35％；以及将所述反相乳液流体放置在地层中。